Projet Seine-Aval 6 PHARESEE « Productivité microphytobenthique des HAbitats intertidaux en lien avec la dynamique sédimentaire, biogéochimique et les ingénieurs d'écosystème de la faune benthique : implication pour des enjeux de modélisation et de REhabilitation des vasières de la SEine Estuarienne »

L'estuaire de la Seine est soumis à divers stress anthropiques et hydro-climatiques. Cet écosystème côtier perd son caractère estuarien à cause d'aménagements qui ont eu comme conséquence de voir disparaître de vastes surfaces de vasières intertidales. Ces habitats fonctionnels jouent un rôle majeur dans le fonctionnement écologique des estuaires, car ils abritent des communautés méio- et macro-benthiques très diversifiées et représentent la principale zone d’alimentation de nombreux vertébrés dont certains d’intérêt écologique ou commercial majeur (e.g. poissons, oiseaux). La dynamique des vasières intertidales est fortement influencée par les processus hydro-sédimentaires estuariens, étant tantôt source, tantôt puits de sédiment. Elles constituent ainsi un élément essentiel des cycles biogéochimiques se déroulant au sein des estuaires. Les caractéristiques morphologiques et biogéochimiques de ces zones vont directement influencer les échanges de matière et d’énergie qui s’y déroulent. Il est donc impératif d'avoir une approche pluridisciplinaire pour comprendre leur fonctionnement. Le projet PHARE-SEE avait pour objectif (i) de mieux comprendre le rôle des bioturbateurs et leur effet sur le microphytobenthos, les paramètres hydrosédimentaires et biogéochimiques dans les vasières de l’estuaire de Seine et (ii) de développer un modèle de production primaire microphytobenthique couplant l’ensemble des paramètres susmentionnés. Le premier objectif du projet a été réalisé en couplant expériences sur le terrain et en laboratoire. Ainsi, des expériences d’exclusion/ensemencement de faune ont été menées sur la vasière Nord, à l’aval de l’estuaire de Seine, et sur 2 faciès sédimentaires contrastés, avec un suivi de la dynamique saisonnière du microphytobenthos et de l’ensemble des paramètres biogéochimiques et hydrosédimentaires. De plus, des expériences en laboratoire ont été réalisées, avec une évaluation des flux diffusifs de nutriments à 2 saisons contrastées (hiver/été) en fonction du mélange sablo-vaseux et de l’intensité de la bioturbation par la macrofaune benthique dominante de la vasière (le ver Hediste diversicolor et le bivalve Scrobicularia plana). Les expériences de terrain ont montré que l’effet saisonnier était plus prononcé que celui des bioturbateurs sur l’ensemble des paramètres biogéochimiques dans le sédiment (matière organique sédimentaire, processus et biomasse microbiens). Contrairement à la matière organique sédimentaire, principalement d’origine terrigène, la matière organique dissoute présente dans les eaux interstitielles, majoritairement d’origine autochtone, est réactive et influencée par l’activité des bioturbateurs. Ces derniers ont une influence prononcée sur l’érodabilité, avec un rôle biostabilisateur efficace pour Hediste diversicolor en été comme en hiver et un rôle déstabilisateur pour Scrobicularia plana exclusivement en été. Malgré des processus de consommations primaires très élevés et des pertes par érosion, le niveau de production primaire microphytobenthique reste par ailleurs très important sur la vasière. Les analyses réalisées ont également révélé le rôle majeur du microphytobenthos dans le réseau trophique pour H. diversicolor, S. plana et la méiofaune (analyses isotopes stables, collaboration projet SA6 SENTINELLES). Les expériences en mésocosme, complémentaires de celles réalisées sur le terrain, ont montré que l’activité de bioturbation des deux ingénieurs d’écosystème diffère quelle que soit la saison. Ainsi, le processus de transport d’eau et des composés dissous (bioirrigation) domine chez H. diversicolor, alors que l’activité de S. plana est dominée par le remaniement sédimentaire. Les flux biogéochimiques à l’interface eau-sédiment sont principalement influencés par la bioirrigation. Enfin, il a été observé que S. plana consomme très activement les biofilms microphytobenthiques et limite fortement leur capacité de développement, alors que la biomasse microphytobenthique n’est pas affectée par les activités de Hediste. Cela démontre que la consommation herbivore est totalement compensée par des effets positifs liés probablement à la bioirrigation, activée de manière générale plus de 40 fois par Hediste. Dans un second temps, ce projet proposait de modéliser la production primaire microphytobenthique en relation avec la dynamique sédimentaire et les processus biogéochimiques. Les données acquises via expériences en laboratoire et sur le terrain ont servi à développer ce modèle. Ainsi, le modèle MARS3D en version Cross-shore 2DV a été implémenté sur la vasière intertidale étudiée avec une très bonne qualité des simulations des processus hydrosédimentaires et des variations altimétriques. L’intégration de l’effet de la bioturbation et de la régulation de l’érodabilité des sédiments a permis d’améliorer encore la qualité des simulations. Un modèle de diffusion thermique a été intégré, testé et amélioré en termes d’interaction avec la composition sédimentaire. Le modèle biogéochimique BLOOM a été intégré également dans le modèle MARS3D avec une dynamique biogéochimique saisonnière bien représentée. Le modèle prend en compte le rôle des bioturbateurs sur les flux diffusifs, mais une perspective d’amélioration doit être envisagée pour mieux reproduire les flux à l’interface eau-sédiment et l’assimilation du NH4 + par le microphytobenthos en surface. Enfin, le modèle de la production primaire microphytobenthique a été implémenté dans le code MARS3D et fournit des simulations de la dynamique spatio-temporelle des biomasses microphytobenthiques intéressantes, même si les flux sont encore sous-estimés dans le modèle et les interactions avec la faune doivent encore être améliorées. Au final, les très nombreuses données issues du projet PHARESEE et le modèle associé serviront à comprendre et relier les nombreux facteurs influençant le fonctionnement des vasières et leurs rôles écosystémiques essentiels – rôle physique, de régulation sur les cycles biogéochimiques et rôle de productivité biologique et soutien au réseau trophique. Des travaux de synthèse ont été engagés en particulier pour tenter d’expliquer le haut niveau de productivité actuel du système en lien avec la bonne santé des espèces sentinelles (ingénieurs d’écosystèmes) de la macrofaune benthique

Spatial and temporal dynamics of the primary production in the Seine estuary

The estuaries play an important ecological role and are the site of many human activities because of their strategic position at the interface between continental and marine waters. Seine estuary is characteristic of large anthropized estuaries. Long-term management requires better knowledge of the spatial and temporal dynamics of the estuarine food webs. Phytoplankton and microphytobenthos are the main contributor of primary production (PP) in these ecosystems and are at the basis of trophic food webs. These compartments are often reduced to the chlorophyll concentration and their productivity has never been measured along the Seine estuary. The objective of this study was to estimate the PP of these compartments along the salinity gradient. In order to access to measurements at high spatial resolution, high-frequency measurements of modulated fluorescence (PAM) were coupled to low-frequency carbon (13C) incorporation measurements. The primary production measurements have been put into perspective with the dynamics of the physical and chemical parameters and the structure of phytoplankton communities determined by different techniques (microscopy, cytometry, molecular biology). The dynamics of carbon excreted as TEP (Transparent Exopolymeric Particles) and EPS (Exopolymeric substances) were also studied for each compartment. Beyond the innovative methodologies which demonstrate the interest of high-frequency measurements in these highly dynamic ecosystems, this work provides a new insight into the phytoplankton dynamics and the specific richness of the estuarine microbiome and provides a reliable estimate of primary production.Les estuaires, de par leur position stratégique à l'interface entre les eaux continentales et les eaux marines jouent un rôle écologique de première importance et sont le siège de nombreuses activités humaines. L’estuaire de Seine est caractéristique des grands estuaires anthropisés. Le management à long terme de ces écosystèmes soumis à des pressions croissantes réside notamment en une meilleure connaissance de la dynamique spatiale et temporelle des réseaux trophiques estuariens. Le phytoplancton et le microphytobenthos sont les principaux contributeurs de la production primaire (PP) dans ces écosystèmes et sont à la base des réseaux trophiques. Ces compartiments sont souvent réduits à la teneur en chlorophylle du milieu et leur productivité n’a jamais été mesurée à l’échelle de l’estuaire de Seine. L’objectif de ces travaux a été d’estimer la PP de ces compartiments le long du gradient halin. Afin d’accéder à des mesures à une haute résolution spatiale, des mesures de fluorescence modulée (PAM) à haute fréquence ont été couplées à des mesures d’incorporation de carbone (13C) à basse fréquence. Les mesures de production primaire ont été mises en perspective avec la dynamique des paramètres physico-chimiques du milieu et la structure communautés phytoplanctoniques déterminés par différentes techniques (microscopie, cytométrie, biologie moléculaire). La dynamique du carbone excrété sous forme de TEP (Transparent Exopolymeric Particules) et EPS (Exopolymeric substances) a également été étudiée pour chacun des compartiments. Au-delà des méthodologies innovantes mises en place qui montre l’intérêt des mesures à haute fréquence dans ces écosystèmes très dynamiques, ce travail apporte une nouvelle vision de la dynamique du phytoplancton et de la richesse spécifique du microbiome estuarien et apporte une estimation fiable de la production primaire

L'Agriculture de Conservation en Wallonie : diversité et verrouillages

L'agriculture du 21ème siècle doit faire face à de nouveaux enjeux. Le modèle agricole dominant est remis en cause car il ne rencontre plus les désirs de la société. En effet, l'augmentation de la production s'est faite au dépens du respect de l'environnement. Le modèle a besoin d'alternatives pour produire de manière durable, maintenir la viabilité des exploitations agricoles et limiter son impact environnemental. L'Agriculture de Conservation (AC) est une des alternatives possible. Malgré un potentiel de rendement similaire au modèle actuel et l'apport de nombreux bénéfices environnementaux, son développement est faible en Wallonie. Le premier objectif de cette recherche est d'identifier la diversité des pratiques de conservation présentes en Wallonie. Le second objectif est d'identifier et d'analyser les verrouillages et facteurs d'adoption influençant leur développement. Une analyse systémique et qualitative a été mise en place, grâce à la réalisation d'interviews semi-dirigées, pour analyser cette diversité et les différents éléments influençant le passage d'un système conventionnel à un système de conservation. L'analyse des résultats de terrain montre que l'AC est bien présente en Wallonie et qu'elle se décline en de nombreuses formes d'application. L'analyse montre aussi que de nombreux verrouillages et facteurs d'adoption existent. Des tendances communes se dégagent de l'échantillon, peu importe les pratiques des exploitations. D'autres sont en revanche plus spécifiques à chaque agriculteur et chaque situation. \\ L'étude a rendu possible l'établissement d'une classification des agriculteurs, en fonction de leur lien avec l'AC. Cette classification démontre que les agriculteurs proches des formes les plus abouties des pratiques de conservation prendront plus en compte les avantages que peuvent leur apporter ces pratiques. A l'inverse, les agriculteurs éloignés de ces formes les plus abouties prendront surtout en compte les inconvénients que ces pratiques peuvent leur apporter. Cette étude montre une nécessité de s'intéresser aux incertitudes liées à la transition vers l'AC. Augmenter l'autonomie de choix des agriculteurs par rapport aux impératifs des industriels, améliorer le soutien et fournir des solutions techniques liées au désherbage et aux cultures de printemps permettrait de diminuer l'incertitude globale sur les bénéfices apportés par l'AC et accélérer son développement.Master [120] : bioingénieur en sciences agronomiques, Université catholique de Louvain, 201

Pratiques de sécurité en ville

International audienc

Organic Carbon Quality Impacts Benthic Microbial Nitrate Reduction

International audienceMicrobial nitrate reduction in wetland soils and sediments plays an important role mitigating the excess of nitrogen released into the environment. The reduction of nitrate to its reduced gaseous form, i.e. denitrification, is tightly linked to the oxidation of organic carbon. In intertidal wetlands, the organic carbon derived from aquatic or terrestrial primary producers strongly differs in composition, which in turn might affect nitrate reduction rates. In the current study the impact of carbon quality on benthic nitrate reduction in a temperate intertidal wetland sediment was determined. To this end, nitrate reduction rates were determined over a three-week period using an anoxic controlled flow-through reactor approach using sediments amended with carbon from different vegetation types. Organic carbon from algal or plants was mixed with the sediment at the same absolute quantity of carbon. A significant initial increase in nitrate reduction rates was observed in the presence of algal (microphytobenthos) derived organic carbon, most likely due to its labile structure; however, rates decreased rapidly, most likely due to a depletion of the labile source. This indicates the dependence of denitrifiers to the microalgae turnover in non-vegetated sediment. Despite a delay, the addition of plant derived organic carbon, increased nitrate reduction rates with a higher amount of total nitrate reduced over the duration of experiment compared to the microphytobenthos addition. These results highlight that presence of both labile and recalcitrant carbon sources in sediment is essential to support an efficient nitrogen biogeochemical cycle

Impact of water level management on organic carbon availability and nitrogen transformations in wetland sediments

International audienceThe impact of water level management via water retention on benthic carbon and nitrogen fluxes was studied in a wetland of the Seine estuary. Carbon and inorganic nitrogen fluxes at the sediment-water interface were determined during periods of intermittent and permanent immersion along a lateral gradient. In addition to fluxes, nitrate reduction rates, quantity and quality of both sedimentary and dissolved organic carbon, and organic matter lability via external enzymatic activities were analyzed. During both periods, the sediments subject to water level management facilitated nitrogen removal, with potential NO3- fluxes averaging -109 ± 31 nmol NO3- cm-2 h-1 under permanent immersion and -34 ± 13 nmol NO3- cm-2 h-1 under intermittent immersion. During permanent immersion, more water retention favors a higher input of dissolved organic matter including fresh and labile compounds, which most likely explained the significantly higher NO3- influxes. Intermittent immersion resulted in a lower quantity of retained dissolved organic matter, which likely explains the low N fluxes. The results of this study indicate the implementation of water retention strategies can markedly enhance NO3- removal by increasing the availability of organic matter. This underscores the importance of considering water-level management of wetlands to sustain the ecological functions of these valuable ecosystems, which are often the first barriers against environmental disturbance

Souviens toi l'été dernier - Cartographie à haute résolution des dégâts de sanglier à l'aide de drone

Wild boar ability to cause important damages to agricultural lands is not anymore to be demonstrated. These damages often raise conflicts between farmers and hunters due to the associated economic losses. Objective and accurate method for real impact assessment of losses suffered by farmers is thus needed. Currently,in Wallonia damage assessment is performed from the ground by experts, asked to evaluate precisely the area impacted. This task is time and man power consuming. Moreover, damaged areas are often large and consequently, sampling is mandatory and can induce accuracy issues. Recent development of unmanned aerial vehicle (UAV / drone) toghether with lower cost and better accessibility for civil society and scientific community, makes now possible the use of this technology for wildlife researches. Through photogrammetric 3D reconstruction of the field crop, UAV can allow to objectively and precisely measure the area impacted by wild boar damages. In a context of increasing issues caused by wild boar to agriculture, and the need for stakeholders for accurate impact assessment, we tested an innovative approach to estimate more effectively the area impacted by wild boar

Estuarine benthic nitrate reduction rates: Potential role of microalgae?

International audienceThe ecological functioning of the Seine estuary is strongly affected by the input of nitrogen, especially in the form of nitrate, which contributes to the eutrophication of the Seine Bight (France). Elimination of nitrate by benthic denitrification in riparian zones or adjacent wetlands could significantly improve the water quality of the Seine estuary. The goal of this study was to investigate the potential for denitrification and the factors affecting these rates. To this end, we measured nitrate reduction and ammonium production rates using flow-through reactors in contrasted sediments collected along the Seine Estuary. Sediment and organic carbon characteristics (organic C, Corg:N ratio, bioavailable carbon, extracellular polymeric substances (EPS), chlorophyll a and phaeopigments and abundance of nitrogen transforming microorganisms were determined and related to the potential nitrate reduction rates. Nitrate reduction rates showed a large spatial and seasonal variation and showed a significant correlation with sediment phaeopigments, whereas overall microbial activity (ammonium production rates) were highly correlated to chlorophyll a and EPS fractions. Surprisingly, bacterial abundance was not correlated to nitrate reduction nor to ammonium production rates. The presence of microalgae appears to be an important driver for nitrate reduction rates in these riparian sediments and seems to have fueled the benthic nitrate reducing activity